自动立体显示设备及驱动方法技术

本发明专利技术提供了一种自动立体显示设备，其中，观看者跟踪系统确定观看者相对于显示面板的位置。至少根据观看者距离显示面板的距离，控制显示面板以显示多个不同的视图。这使视图的数量能相对于观看者的位置和/或移动速度进行优化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】自动立体显示设备及驱动方法专利
本专利技术涉及一种类型的自动立体显示设备，该类型的自动立体显示设备包括具有用于生成显示的显示像素阵列的显示面板、以及将不同的视图导向到不同空间位置的成像装置。专利技术背景用于此类显示的成像装置的第一个实例是屏障(barrier)，例如，屏障具有依据显示器底层的显示像素来调整尺寸与位置的狭缝。在双视图的设计中，如果观看者的头部在固定的位置上，则他/她能够感知到3D图像。屏障位于显示面板的前部，并且设计为使得来自奇数像素列和偶数像素列的光分别导向到观看者的左眼和右眼。此类双视图显示设计的缺点在于，观看者必须处于固定的位置，并且只能左右移动大约3cm。在更优选的实施例中，不是两个而是数个子像素列存在于每个狭缝的下方。以这种方式，观看者可以左右移动并且在他的/她的眼中一直感知到立体图像。屏障装置制造简单，但是发光效率低。因此，优选的替代方案是将透镜装置用作成像装置。例如，可以将细长的双凸透镜元件阵列设置为彼此平行延伸并覆盖在显示像素阵列上，并且通过这些双凸透镜元件可观察到显示像素。双凸透镜元件设置为元件片，其中每一个元件片包括细长的半圆柱形透镜元件。双凸透镜元件在显示面板的列方向上延伸，每个双凸透镜元件覆盖在显示像素的两个或多于两个的相邻列的对应组上。在每个微透镜与两列显示像素关联的设置中，每一列的显示像素提供各自的二维子图像的垂直切割面。双凸透镜片将这两个切割面、以及与其他微透镜关联的显示像素列的相应切割面导向到位于片前的用户的左眼和右眼，使得用户观察到单个立体图像。双凸透镜元件片从而提供了光输出指向功能。在其它设置中，每个微透镜与行方向上的四个或多于四个的相邻显示像素组相关联。适当设置各组中对应的显示像素列以提供各个二维子图像的垂直切割面。当用户的头部左右移动时，感知到一系列连续的、不同的立体视图，从而形成，例如，环视效果。上述设备提供了有效的三维显示。然而，可以理解的是，为了提供立体视图，有必要牺牲设备的水平分辨率。在具有垂直双凸透镜的n视图3D显示器中，感知到的每个视图沿水平方向的分辨率相对于2D的情况将通过因子n而减小。垂直方向上的分辨率将保持不变。使用倾斜的屏障或双凸透镜元件，可以降低水平方向和垂直方向的分辨率之间的差异。在这种情况下，分辨率损失可以均匀地分布于水平方向和垂直方向上。各个视图都各自位于所谓的视锥(viewingcones)中，并且通常这些视锥在整个视场上重复。视觉体验被这一事实所妨碍，即观看者不能完全自由地选择他们从中观看3D显示屏或电视机的位置：在视锥间的边界上，不存在3D效果并且出现了令人烦恼的重像。这些所谓的视锥变换代表众所周知自动立体显示的第一个问题。已知的是可使用头部跟踪来跟踪观看者眼睛的位置。那么可以根据观看者位置控制显示的图像，从而避免视锥变换。另一个问题是，立体图像内容存在各种格式。目前在双视图流中用两个单独的图像来提供大部分内容。除非使用基于深度估计的数字转换来内插新的视图，否则大部分多视图显示器不适合于双视图流。类似地，双视图显示器只能用于双视图流，并且不能被配置用于多个观看者。那么，3D感知只可能存在于很窄的观看距离范围内。因此，需要一种更灵活的系统。
技术实现思路
根据本专利技术，提供了如独立权利要求中所要求保护的自动立体显示设备和方法。一方面，本专利技术提供了一种自动立体显示设备，所述自动立体显示设备包括：像素化显示面板；成像装置，其用于将与显示面板的不同显示像素相关联的光导向到不同方向，以限定可向其同时显示不同图像的至少三个观看区域；观看者跟踪系统，其用于跟踪观看者并且确定观看者相对于显示面板的位置；处理器，其用于处理图像内容并驱动显示面板，其中，至少根据观看者离显示面板的距离，处理器驱动显示面板显示多个不同的视图。这种设置使根据观看者位置，动态地控制视图被分配给不同观看位置的方式(如通过显示器的物理/光学设计限定)成为可能。这样能够增加图像的清晰度，并且能够避免视锥边界变换。当视图重叠度高时，例如，如果物体在原始显示平面的后方的前面的很远处成像，那么清晰度变差。降低视锥内不同的视图的数量可减少这种视图重叠。针对第一观看距离，可以显示第一数量的视图，并且针对更大的第二观看距离，显示更多的第二数量的视图。这使显示能在例如用于单个近距观看者的双视图模式(单个自动立体视图模式)和用于多个观看者或远距观看者的多视图模式(即多个自动立体视图)之间进行切换。针对低于阈值的观看距离，则总共显示两个视图。在多个显示输出视锥中可以重复视图，并且距离阈值可使得在该距离阈值处的视锥宽度阈值的范围是15-40cm。这意味着视锥宽度大于观看者眼间距的较小倍数，例如3-4倍。处理器也可以适用于得到观看者的移动速度，且如果速度超过第一阈值，则不同视图的数目设置成1。这意味着，如果观看者相对于可靠定位的多个视图移动过快，则可以启用2D模式。此外，如果速度超过阈值(相同或不同)，可改变不同的视图的顺序以减弱视锥变换的可视性，例如，当检测到观看者移动较快时，那么跟踪系统可以跟踪。例如，在WO2005091050中讨论了视锥变换的问题。在每个视锥中，第一组的每个视图仅可在一个观看区域内显示，并且第二组的每个视图可至少在两个相邻的观看区域内显示。对于用户不可见的视图(基于观看者的位置是已知的)，可被提供为观看者能看到的那些图像的重复，这又降低了视图的数量，从而减少了串扰并且提高清晰度。另一个方面，本专利技术提供了驱动自动立体显示设备的方法，所述方法包括：将与像素化显示面板的不同显示像素相关联的光导向到不同方向，从而限定可向其同时显示不同图像的至少三个观看区域；跟踪观看者并且确定观看者相对于显示面板的位置；处理图像内容并且驱动显示面板以显示一些不同的视图，这至少取决于观看者离显示面板的距离。本专利技术可以实施为适合于在驱动显示面板之前处理图像数据的计算机程序。附图说明现参考附图，纯粹以举例的方式描述本专利技术的实施例，其中：图1是已知的自动立体显示设备的示意性透视图；图2示出双凸透镜阵列如何将不同的视图提供到不同的空间位置；图3示出屏障装置如何将不同的视图提供到不同的空间位置；图4示出多视图自动立体显示器的布局的截面图；图5是图4的特写；图6示出9视图系统，其中在每个视锥组中生成的视图是相等的；图7示出本专利技术的显示设备的实施例；图8示出本专利技术的显示设备如何可以控制显示输出的第一实施例；图9示出本专利技术的显示设备如何可以控制显示输出的第二实施例；以及图10示出本专利技术的显示设备如何可以控制显示输出的第三实施例。具体实施方式本专利技术提供了一种自动立体显示设备，其中，观看者跟踪系统确定观看者相对于显示面板的位置。至少根据观看者离显示面板的距离，控制显示面板以显示一些不同的视图。这使视图数量能相对于观看者的位置进行优化，并且可选地还可以相对于观看者的移动速度进行优化。首先将描述已知的自动立体显示设计。图1是已知的直接的视图自动立体显示设备1的示意性透视图。已知的设备1包括作为空间光调制器的有源矩阵型液晶显示面板3，以生成显示。显示面板3具有以行及列布置的显示像素5的正交阵列。为清楚起见，图中只示出了少量显示像素5。实际上，显示面板3可能包含约一千行和数千列的显示像素5。液晶显示面板3的结构完全是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动立体显示设备，包括：像素化显示面板；成像装置，其用于将与所述显示面板的不同显示像素相关联的光导向不同的方向，以限定可以向其同时显示不同图像的至少三个观看区域；观看者跟踪系统，其用于跟踪观看者并且确定观看者相对于所述显示面板的位置；处理器，其用于处理图像内容并且驱动所述显示面板，其中，所述处理器驱动所述显示面板以显示多个不同的视图，这至少取决于所述观看者离所述显示面板的距离。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.02.16 GB 1202691.01.一种自动立体显示设备，包括：像素化显示面板；成像装置，其用于将与所述显示面板的不同显示像素相关联的光导向不同的方向，以限定能够向其同时显示不同图像的至少三个观看区域，其中，所述观看区域形成在显示输出视锥中，每个显示输出视锥具有视锥宽度，其中所述视锥在整个视场上重复；观看者跟踪系统，其用于跟踪观看者并且确定观看者相对于所述显示面板的位置；处理器，其用于处理图像内容以调整视图的数量并且驱动所述显示面板，其中，所述处理器驱动所述显示面板以显示每个视锥内的不同数量的视图，这至少取决于所述观看者离所述显示面板的距离；其中，针对低于距离阈值的第一观看距离，显示总共两个视图，并且针对更大的第二观看距离，显示更多的第二数量的视图，其中，所述距离阈值使得在该距离阈值处的视锥宽度阈值的范围是15cm-40cm。2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述处理器适合于得出所述观看者的移动速度，并且其中，如果所述移动速度超过第一阈值，则将不同的视图的数量设置为1。3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述处理器适合于得出所述观看者的移动速度，并且其中，如果所述移动速度超过第二阈值，则改变不同的视图的顺序。4.根据权利要求1所述的设备，其中，每个视锥内都有能够向其同时显示不同图像的多个观看区域，且其中，仅在一个观看区域中显示第一组的每个视图，并在至少两个相邻的观看区域中显示第二组的每个视图。5.根据权利要求1所述的设备，其中，在等于两倍的显示面板的宽度的第三观看距离处的所述视锥宽度小于30cm。6.一种驱动自动立体显示设备的方法，包括：将与像素化的显示面板的不同显示像素相关联的光导向到不同方向，以限定能够向其同时显示不同图像的至少三个观看区域，其中，所述观看区域形成在显示输出视锥中，其中所述视锥在整个视场上重复；跟踪观看者并且确定所述观看者相对于所述显示面板的位置；处理图像内容以调整视图的数量并且驱动所述显示面板以显示每个视锥内的不同数量的视图，这至少取决于所述观看者离所述显示面板的距离；其中，针...

【专利技术属性】
技术研发人员：简·凡德霍斯特，
申请(专利权)人：迪蒙科有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL